文档介绍：282 飞行力学 V0128 No2
20104 Apr2010
无人飞行器航迹规划方法综述
王维平,刘娟
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摘要:首先从不同角度给出航迹规划的两种定义,把航迹规划问题拆分为规划空间、航迹表示、约束条件、目
标函数、规划算法五个子问题,提出了适用于各类无人飞行器航迹规划问题分析求解的过程模型。对规划空间构造方
法、目标函数、规划算法进行分类比较,并给出每种方法的优、缺点及适用范围,辅助规划人员针对具体需求快速明
确规划思路并选择算法。最后指出了航迹规划未来面临的新问题、新挑战。
关键词:飞行器;航迹规划;规划空间;目标函数
中图分类号: A1002-0853(2010)02-0006-05
引言的构造就是确定.,的表达式。而约束条件的存在使
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航迹规划 Planning)
优化性能指标., 求解目标泛函极值
的跨领域研究课题。自上世纪年代以来,国内外 0
各领域的学者根据各自的学科背景和专业领域,提钏§
出了多种航迹规划方法。然而,随着规划新方法、新妙
(t)(bc)
算法的不断提出,给规划设计人员也带来了困扰。
在众多的规划方法中,选择一种更适合当前需求的=
方法,就必须准确把握航迹规划问题的本质,并对各航迹的表示方法
类规划方法有充分的理解和认识。 I
为把握航迹规划问题本质,充分利用现有研究航迹规划方案设计
成果,根据飞行器特点和规划需求,快速分析规划相无论针对何种飞行器,航迹规划问题本身都包
关问题,选择合理的规划方法,本文提出了飞行器航含了一些相同的基本要素:航迹表示、规划空间建
迹规划分析求解的过程模型,对主流规划思想及相模、约束条件解析、目标函数确定、规划算法选取。
关算法进行分类比较,并给出各自的适用范围,最后航迹规划实际就是要依次解决下面鑫侍见图
根据国内外最新研究进展,指出了航迹规划未来面,每个问题的答案构成了规划的整体解决方案。
临的新问题、新挑战。(1)
首先明确该规划问题属于轨迹规划,还是路径
1 航迹规划问题分析
规划,这直接关系到下面的方法选择。轨迹规划
航迹规划定义(Trajectory Planning)
1()考虑飞行器运动动力学约束,生成的轨迹是由运动
是指在给定的规划空间内,寻找飞行器从起始点到学、动力学微分方程积分得到的与时间相关的空间
达目标点且满足某些约束条件并使某项性能指标达(PathPlanning)
到最优的轨迹⋯。的空间搜索。它一般不考虑飞行器的运动学和动力
2()学约束,生成的飞行路径是与时间无关的静态空间
1曲线。
J((t))(t)(2)
航迹函数,航迹规划就是要寻找能够使石最 c
()S空间的映射。规划生成的航迹
示就是完成该三维空间到占涞挠成鋐目标函数有两种形式:一是用飞行器运动学、动力学描述的连
收稿日期:恍薅┤掌冢
作者简介:王维平,男,辽宁金县人,教授/博导,博士,研究方向为体系工程与体系仿真;
刘娟,女,山西太原人,博士研究生,研究方向为系统工程与建模仿真理论、飞行器航迹规划。
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续平滑航迹;二是用航迹点、航迹段表示的几目标函数即目标泛函石,它是评价航迹